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I reattori di “III generazione” EPR: in crisi ancora prima di cominciare…

Domenico Coiante e Claudio della Volpe hanno tradotto per i lettori di NTE un interessante articolo di Steve Thomas, che fa il punto sullo stato dei reattori di terza generazione+, di cui gli EPR sono la punta avanzata e la massima espressione. Emerge un quadro alquanto desolante, fatto di costi crescenti, incertezze in aumento e mal di testa progettuali e realizzativi.

Sembra evidente, al di la delle posizioni dei singoli e dei casi particolari, che si sia lontani dalla piena operatività e che uno standard affidabile sia ancora tutto da raggiungere e definire.

L’unica certezza, a questo punto è che i costi non saranno bassi ed anzi, al contrario di quanto usualmente raccontato, i costi del kWh nucleare non saranno alla fine competitivi con quelli delle centrali tradizionali.

Tutto questo senza contare il decommissioning, lo stoccaggio delle scorie ed il problema delle riserve di uranio.

Domotica, se ci sei batti un colpo. Cronotermostati di oggi e di ieri

Scritto da Ugo Bardi

La “domotica” è una buona idea, in principio. E’ un po’ l’idea del cartone animato dei “pronipoti” dove la casa è tutta robotizzata e fa tutto da sola: aprendo e chiudendo le porte, preparando da mangiare, eccetera. Ai nostri tempi, non abbiamo veramente bisogno di queste cose, ma una gestione intelligente dei vari servizi che fa la casa, dal riscaldamento al consumo di energia elettrica, quello si. E’ una cosa che ci può consentire di risparmiare energia, cosa veramente cruciale di questi tempi.

Seguendo questo ordine di idee, ho pensato in questi giorni di sostituire il mio vecchio cronotermostato meccanico (simile a quello nell’illustrazione) con qualcosa di più moderno, elettronico, con l’idea che potesse migliorare la gestione del riscaldamento di casa. Sulla base di alcuni consigli e alcune ricerche su internet, mi sono procurato un arnese che passava per essere “stato dell’arte” e me lo sono portato a casa.

Ahimé, dopo un esame approfondito dell’oggetto, ne sono profondamente deluso. Se questa è la domotica, non solo siamo ancora ben lontani dalla casa dei “pronipoti” ma direi che il vecchio termostato meccanico è, sotto certi aspetti migliore. Ora vi spiego in breve perché.

Prima di tutto, il manuale di istruzioni del nuovo aggeggio comincia con la frase “questo termostato è stato studiato con l’idea di rendere estremamente facile e intuitiva la programmazione”. Bene, credo che lo sappiate anche voi che quando cominciano così vuol dire che siete nei guai. In effetti, la programmazione del coso si rivela orribilmente farraginosa e complessa. Per molte operazioni, devi premere bottoni minuscoli con sequenze totalmente arbitrarie. Poi ti appaiono schermate del tutto incomprensibili, tipo oggetti strani che dovresti interpretare come “lucchetto aperto” ma che sembrano piuttosto l’immagine della piramide di Cheope disegnata da un bambino di cinque anni. Questi qui, se fabbricassero computers sarebbero andati in fallimento per colpa della concorrenza del pallottoliere.

Poi, una volta capito bene o male come maneggiare il coso – con gli adeguati accidenti – ti accorgi subito di un problema di fondo: l’elettronica è completamente stupida. Ovvero, l’arnese arriva senza un minimo di programma di corredo; non so, qualcosa tipo “profilo risparmio” oppure “profilo comfort” (e, magari “profilo serra tropicale”). Pensateci un attimo: il vostro computer portatile ha dei profili standard per la gestione del risparmio energetico. Li potete modificare se volete, ma ci sono. Qui, il termostato arriva settato per una temperatura di 20 gradi fissa, tutti i giorni e a tutte le ore. Modificarlo in modo intelligente richiede una quantità non trascurabile di lavoro.

Un dettaglio carino è che, dopo che hai lavorato per fare tutti i settaggi, è garantito che al momento che ti finiscono le pile, il coso si resetta automaticamente sul valore standard – ovvero sul nulla. E ti prendono anche in giro nel manuale: dicono, “quando volete sostituire le pile, avete un minuto prima di cancellare la memoria”. Grazie al piffero. E’ ovvio che le pile le cambiò quando sono finite. Ma quando mi accorgo che sono finite, non è certo un minuto prima che finiscano! Gli è venuto in mente di metterci un’allerta di batterie in via di esaurimento? Ma scherziamo…..? Su questo, il termostato meccanico la vince alla grande, nel senso che non perde la programmazione se finiscono le pile.

Ci sono altri dettagli altrettanto “carini” ma ve li risparmio. Più che altro, quello che ti fa rabbia è proprio la logica dell’aggeggio. Elettronico quanto vuoi, ma ti devi mettere a programmarlo stando in piedi, premendo su tastini piccolissimi e leggendo le istruzioni scritte in caratteri piccolissimi su un foglio grande come un lenzuolo dove ci sono scritte in otto lingue differenti. Ma questi dove hanno preso lezioni di ergonomia? Da quelli che gestivano la prigione di Abu Ghirab?

Insomma, direi che sulla domotica del riscaldamento domestico, ci dobbiamo ancora lavorare sopra parecchio. Mi potrei provare a pensare come dovrebbe essere un regolatore di temperatura domestica veramente funzionale. Dovrebbe essere semplicissimo: un’unità di misura della temperatura che sta sul muro e che contiene solo una termocoppia, uno straccio di microprocessore, uno switch on-off, e un trasmettitore bluetooth. Poi, separata, c’è l’unità di controllo che ti puoi programmare in santa pace seduto sul divano – con dei tasti larghi a misura di dita,  un display decente e una programmazione comprensibile. Meglio ancora, ti ci connetti con il tuo laptop, sempre via bluetooth, e te lo programmi come vuoi.

Un arnese del genere potrebbe avere più di un’unità di misura e consentire una gestione veramente intelligente del riscaldamento di casa e farti risparmiare non poco. Costerebbe troppo? Non direi, perché le macchine fotografiche o i telefonini hanno il bluetooth e tante cose in più. Eppure, un telefonino o una macchina fotografica di “base” costa meno della metà di quanto ho pagato il termostato.

E, in effetti, dopo averci pensato ho trovato che termostati del genere esistono veramente, o così sembra. Per esempio, trovate qualcosa del genere a questo link. Ma esistono solo in America, apparentemente. Forse c’è qualcosa di simile che si può comprare in Italia, ma per il momento non sono riuscito a trovarlo.

Se  con la domotica ancora non ci siamo proprio (perlomeno in Italia), credo che sia più che altro un fattore culturale. Uno ci tiene che la macchina fotografica o il telefonino funzionino bene. Ma il termostato? Se uno si può permettere di pagare il riscaldamento, lo tiene alto e poi magari apre anche le finestre quando gli fa troppo caldo. Se uno non se lo può permettere, allora lo tiene basso e si mette i calzini di lana. Ma di domotica, nessuno sa nulla. Speriamo di migliorare nel futuro perché certe cose non ce le possiamo più permettere.

Quattroruote o Quattrozampe?

di Pietro Cambi

Scrivere il primo post per un blog è sempre emozionante.

Scriverlo per un blog come NTE, che si può considerare un vero punto di riferimento per chi sia interessato ai nuovi sviluppi nell’energia eolica tradizionale e d’alta quota, fotovoltaica, solare, nucleare o nel settore dei trasporti, è una cosa da far tremare le vene dei polsi, provocare crampi dello scrittore e blocchi da shock postraumatico lo è ancora di èiù . Ugo Bardi, Domenico Coiante,,, Massimo De Carlo, Leonardo Libero, Terenzio Longobardi, per citare solo alcuni, sono stati finora e saranno nel futuro la colonna portante del blog ed un esempio ed ispirazione per me e per gli altri che vorranno cimentarsi con le tante ed affascinanti tematiche riassunte dal nome stesso del blog, Nuove Tecnologie energetiche.

Confesso di essere un poco intimidito dal compito che Ugo mi ha affidato ed in ogni caso conto sulla sua supervisione per mantenere il blog sui livelli davvero elevati fin qui raggiunti.

Rassegnato a non poter far altro che peggiorare il livello, mi butto.

Gironzolando per la rete mi sono imbattuto in una divertente pubblicità della nuova Prius.

Quel che vuole dire, ovviamente, è che una Prius inquina meno di una pecora.

Divertente ma…vero?

Se considerassimo il reale impatto dei due soggetti la cosa si fa complessa perché dovremmo pensare all’intera filiera produttiva: mangimi, irrigazione, pesticidi, miniere, trasporti, smaltimenti…

Rimaniamo alle pure e semplici emissioni ed ai gas serra, CO2 e metano, rispettivamente, per la Prius e la pecora.

La Prius ha valori di emissioni intorno ai 100 grammi/km di CO2, ed in questo è una delle migliori auto sul mercato.

La pecora?

I valori di emissioni di una pecora dipendono fortemente dalla stagione, dall’età, dal clima e dalla meteo ( se la pecora mangia erba bagnata…) etc etc.

Prendiamo un valore a caso ma mediamente all’interno delle stime che circolano, di 20 litri di metano per pecora al giorno.

20 litri di metano corrispondono, in condizioni standard a circa 14 grammi di metano (se ho sbagliato i conti Ugo mi appenderà a testa all’ingiù dalla finestra dell’istituto presso il quale lavora).

A loro volta 14 grammi di metano, un gas con forte “effetto serra”, corrispondono, a seconda delle stime, a 280-420 grammi di CO2. Dal triplo al quadruplo delle emissioni della PRIUS.

Quindi tutto bene, la pubblicità non è ingannevole?

Eh, no.

Perché intanto anche la pecora, pascolando,  si fa i suoi bei chilometri, diciamo ragionevolmente almeno una trentina al giorno  e quindi la SUA emissione chilometrica è decisamente bassa.

Poi, più seriamente, perché la percorrenza giornaliera della Prius non può certo essere inferiore ad una decina di km al giorno/3600 chilometri all’anno, una percorrenza davvero bassa.

La media italiana, pur essendo negli anni sensibilmente calata, è intorno ai 30 km/giorno – 12.000 km/anno.

QUINDI le emissioni giornaliere della PRIUS sono da un minimo di TRE a DIECI volte maggiori di quelli di una pecora.

Senza considerare le percorrenze giornaliere della pecora, ovviamente.

8o)

Elettricità dalla legna


L’EROEI della produzione di biomassa legnosa secondo i calcoli di Domenico Coiante. Come si vede la resa energetica è piuttosto buona, soprattutto per basse distanze di trasporto.

In questi tempi in cui si sente dire di tutto e il contrario di tutto sull’energia, gli articoli di Domenico Coiante sono un antidoto alla demenza dilagante. In questo articolo intitolato “Elettricità da Biomasse Legnose“, Coiante fa il punto in modo quantitativo e rigoroso sulla questione un po’ controversa della generazione di elettricità dal legno.

Conviene leggersi direttamente l’articolo, ma ve ne riassumo i contenuti in breve.

1. L’elettricità da biomassa legnosa ha una buona resa energetica. Per la filiera corta (trasporto entro i 100 km) l’EROEI di processo è oltre 15. Anche per distanze molto elevate di trasporto del legno, intorno ai 1000 km, l’EROEI rimane accettabile; un po’ meno di 10.

2. La resa economica dell’elettricità da biomasse è tale da non renderla ancora competitiva con le fonti convenzionali. Lo diventa, tuttavia, con i certificati verd. Anche qui, la distanza di trasporto non influisce enormemente sulle rese.

Questi risultati sono piuttosto interessanti per vari motivi. Il principale è che fare elettricità dalla legna sembra essere una buona idea, questo perchè Dato che si tratta di un carburante rinnovabile, non si emette CO2 aggiuntiva nell’atmosfera. Questa conclusione è valida nell’ipotesi che – come dice Coiante stesso – si stia molto attenti a non rovinare i boschi dai quali si prende la legna da usare come combustibile. In linea di principio, io credo che questo non dovrebbe essere dato che, in linea di principio, chi gestisce la centrale ha tutto l’interesse che i boschi ci siano e siano in buono stato. Nella pratica, tuttavia, è facile fare errori di gestione; per cui la cosa va vista con molta attenzione.

Come ulteriori osservazioni da parte mia, dobbiao anche tener presente che oltre all’EROEI esiste una questione di occupazione del territorio. E qui le cose non vanno tanto bene per le centrali a biomassa se, come ci spiega Coiante, qualche centrale elettrica per una resa totale di meno di 100 MW hanno messo in crisi i boschi Calabresi e costretto gli operatori ad approvvigionarsi di legna nel Lazio. In sostanza, non possiamo pensare ad altro che a un ruolo piuttosto marginale delle centrali a biomassa che, peraltro, hanno il vantaggio fra le rinnovabili di avere una resa continua nel tempo.

A questa considerazione, dobbiamo però aggiungerne un altra: stando le cose come sono oggi, la centrale a biomassa dipende dai combustibili fossili per il suo funzionamento dato che è necessario comunque trasportare il combustibile per svariate centinaia di chilometri su veicoli stradali. A meno che non si trovi il modo di farlo a dorso d’asino (che però non ha il turbo) la generazione di energia elettrica con questo sistema soffre della vulnerabilità a qualsiasi crisi di fornitura dei combustibili fossili. Non è pensabile di utilizzare biocombustibili per trasportare la legna, perché la loro resa è troppo bassa.

Infine, è impressionante notare come qualsiasi cosa si faccia, anche che abbia una buona resa energetica come la biomassa da legna, ci si trova sempre in svantaggio rispetto ai combustibili fossili dal punto di vista economico. Dal che deduco che l’energia elettrica costa oggi enormemente troppo poco rispetto al suo valore reale. Il fatto che la paghiamo così poco è una stortura sistemica: ha i sussidi dai dinosauri del Giurassico.

La cura del ferro per risparmiare energia

Di Terenzio Longobardi

La mobilità collettiva su ferro è a mio parere la soluzione più efficiente sul piano economico, gestionale, ambientale ed energetico per affrontare sia gli attuali gravi problemi di inquinamento delle nostre città, sia per costruire un modello di mobilità sostenibile che minimizzi l’uso dei combustibili fossili.

In altri articoli (1, 2) ho spiegato le ragioni a favore dei moderni sistemi ferro-tranviari che consentono, rispetto al trasporto collettivo su gomma, una maggiore efficienza nella gestione delle risorse economiche pubbliche. In questa sede intendo affrontare un’altra tematica cruciale, quella energetica che, se non ha ancora assunto un ruolo determinante nell’equilibrio economico delle aziende di trasporto (le spese energetiche incidono attualmente solo per il 10% dei costi operativi), riveste importanza strategica nel risparmio di risorse energetiche e nella riduzione delle emissioni di inquinanti e di gas serra nel settore dei trasporti (che incide in Italia per il 30,9% dei consumi finali di energia e per il 62,2% sui consumi finali di petrolio).

Anche da questo punto di vista le moderne tecnologie tranviarie si rilevano fortemente competitive non solo nei confronti del trasporto privato, ma anche rispetto ai mezzi di trasporto pubblico su gomma (autobus e filobus). I motivi di questa maggiore efficienza energetica sono insiti nella modalità del servizio e nei materiali che determinano il movimento dei mezzi sull’infrastruttura di trasporto.

Per spiegare quest’ultimo aspetto, dobbiamo fare brevemente riferimento a concetti di fisica. L’energia necessaria a muovere un mezzo di trasporto è proporzionale alla forza da applicare per vincere le resistenze al moto. Tale forza di trazione è data dalla somma delle forze che si oppongono al moto, cioè dalla sommatoria delle resistenze al moto e della resistenza all’inerzia del mezzo di trasporto.

Le resistenze al moto si dividono a loro volta in sistematiche Rs ed occasionali Ro. Le resistenze sistematiche si ricavano dalla somma di tre componenti, la resistenza dovuta all’attrito degli organi meccanici che trasmettono il moto, la resistenza di rotolamento dovuta all’attrito volvente delle ruote sul piano di trasporto, la resistenza che l’aria oppone al moto del veicolo. Le seconde due sono nettamente prevalenti sulla prima.

Nella tecnica dei trasporti, per calcolare la forza di trazione Ft e tutte le caratteristiche del moto si integra un’equazione del tipo Ft(v) – R(v) = M * dv/dt, dove R è la somma di tutte le resistenze esterne al moto e M * dv/dt è la resistenza all’inerzia del veicolo, ponendo cioè tutti i termini dell’equazione in funzione della velocità. Ma ai nostri fini accontentiamoci di una stima grossolana.

Per confrontare le due modalità di trasporto consideriamo per le precedenti resistenze i valori per unità di peso, e trascuriamo le resistenze minori. Avremo perciò che la forza unitaria di trazione ft è data dalla somma delle resistenze al rotolamento, all’aria e all’inerzia del veicolo.

La prima è data dalla formula:

Rv = Kv/r * P

dove Kv è il coefficiente di attrito volvente, r è il raggio della ruota e P è il peso del veicolo.

I valori di Kv per il pneumatico su strada asciutta (autobus o filobus) variano tra 5 mm. e 10 mm. mentre per il cerchione sulla rotaia del tram è mediamente di 0,3 mm. (quindi circa 20 volte meno). La spiegazione di questa notevole differenza è legata al fatto che sulla superficie di contatto, la distribuzione delle pressioni di contatto non risulta simmetrica rispetto alla direzione della forza premente, ma le pressioni risulteranno maggiori dalla parte del senso del moto, di un fattore dipendente proprio dal tipo di materiali a contatto e dalla loro elasticità reciproca. Il raggio della ruota di un autobus o filobus è circa 1,5 volte quello del tram.

Introducendo i valori precedenti nella formula scopriamo che la forza per unità di peso necessaria a vincere le resistenze al rotolamento per il tram è circa 13 volte più bassa di quella del mezzo pubblico su gomma.

Passiamo ora al valore della resistenza aerodinamica Ra. Questa resistenza al moto è l’unica che non dipende dal peso del veicolo e diventa preponderante rispetto alle altre per valori della velocità superiori a 80 km/h – 90 km/h (quindi non nel nostro caso considerando che la velocità commerciale dei mezzi pubblici urbani è di 20 km/h – 30 km/h, con velocità massime di 60-70 km/h). Essa si scompone in una resistenza frontale, in una laterale e sottocassa e in una di coda. La formula per determinare la resistenza frontale, nettamente prevalente rispetto alle altre due è:

Ra = Ka * d * S * V², dove

Ka è un coefficiente di forma della testata del veicolo, d è la densità dell’aria, S è la superficie frontale e V è la velocità. Considerando che per le maggiori caratteristiche di aerodinamicità il tram moderno ha un valore di Ka uguale a circa la metà di quello di autobus e filobus (0,3 contro 0,6) e una superficie S inferiore di circa il 15%, ricaviamo che anche per quanto riguarda il valore unitario ρa di questa resistenza al moto il tram è vincente.

La resistenza all’inerzia è data dalla formula:

Ri = Ki * M * dv/dt, dove

M è la massa del veicolo, Ki è un coefficiente correttivo d’inerzia che tiene conto delle masse rotanti connesse alle ruote, dv/dt è l’accelerazione del veicolo.

Ki assume valori tra 1,1 e 1,4 per i mezzi su gomma, leggermente più bassi per il tram (0,7 – 1,1). L’accelerazione varia in funzione delle condizioni di moto nel tempo, però possiamo considerare che l’accelerazione media sia sicuramente inferiore nel caso del moto più regolare (a velocità costante l’accelerazione è nulla) del tram, determinato dalla sede propria e dai tratti maggiormente rettilinei delle linee. In conclusione, possiamo affermare con buona approssimazione che anche il valore unitario ρi (kg/t) di questa resistenza per il tram sia ordinariamente inferiore rispetto al mezzo pubblico su gomma.

Ricapitolando, il tram rispetto ai mezzi pubblici su gomma ha un valore della resistenza unitaria al moto nettamente più basso, (secondo alcune fonti, circa dieci volte; in termini assoluti per i sistemi ferroviari 2,5-3 kg/t contro i 20-30 kg/t su strada) e un valore della resistenza unitaria all’inerzia del mezzo più contenuto. Per questo, il tram moderno necessita di una forza unitaria di trazione inferiore e, conseguentemente, una minore spesa energetica. Nei confronti dell’autobus questo vantaggio è ancora più accentuato a causa della maggiore efficienza di trasformazione del motore elettrico rispetto al motore a scoppio.

Naturalmente, la stima di massima che ho finora effettuato ci serve per stabilire un termine di confronto tra vari mezzi, però concorda abbastanza bene con i pochi dati empirici disponibili. Le aziende di trasporto sia italiane che estere in genere oppongono il segreto industriale (lo hanno fatto anche con me) alle richieste di conoscenza dei consumi energetici dei mezzi, però qualche dato si riesce a reperire. Per il filobus (più confrontabile sul piano energetico con il tram, per lo stesso tipo di trazione) è estremamente difficile ricavare informazioni a causa della sua scarsa diffusione, comunque si stimano in genere consumi di circa 2,5 kWh/km – 3 kWh/km. Per i tram moderni costruiti negli ultimi vent’anni, grazie anche al recupero di energia durante la frenata, i valori sono leggermente più bassi. Questo studio calcola consumi di circa 1 kWh/km. Un altro studio sui tram della Siemens ci da valori tra 1,5 kWh/km e 1,8 kWh/km.

Ma la questione decisiva dal punto di vista energetico e non solo è un’altra. Il parametro che permette di comparare il consumo energetico di sistemi di trasporto diversi e che viene comunemente usato nell’analisi dei trasporti è il cosiddetto consumo specifico, cioè l’energia consumata in rapporto ai km percorsi e ai passeggeri trasportati. E quest’ultimo fattore fa pendere a favore del tram moderno nettamente la bilancia energetica grazie alla maggiore capacità di trasporto (mediamente 250 contro 120 passeggeri) e al maggiore fattore di riempimento che dipende dal miglior grado di apprezzamento del servizio da parte degli utenti (in letteratura si considera in genere un fattore di riempimento dei mezzi su ferro circa il doppio di quelli su gomma).

Se dividiamo il consumo chilometrico dei due mezzi citato in precedenza per un riempimento medio annuo assunto prudenzialmente in 30 persone per il tram e 20 per il filobus, si ottiene un consumo specifico di 33 Wh/pass.*km – 60 Wh/pass.*km nel tram contro i 125 Wh/pass.*km – 150 Wh/pass.*km del filobus.

Considerando che 1 Wh prodotto dal sistema elettrico italiano corrisponde a 0,22 gep (grammi equivalenti petrolio), abbiamo infine che il consumo specifico del tram sarebbe di circa 7 gep/pass.*km – 13 gep/pass.*km contro i 27 gep/pass.*km – 33 gep/pass.*km del filobus. Il valore per il tram è il più basso in assoluto tra tutti i mezzi di trasporto motorizzati. Esso corrisponde abbastanza bene a quello indicato in un mio http://www.aspoitalia.it/documenti/longobardi/tram.html> precedente articolo, tratto dallo studio degli Amici della Terra che fa riferimento a ad un materiale rotabile tranviario di vecchia generazione, caratteristico delle poche linee italiane scampate alla distruzione del dopoguerra.

Infine, è opportuno menzionare alcune recenti innovazioni tecnologiche applicate sui moderni mezzi tranviari che rendono in prospettiva questi mezzi di trasporto ancora più competitivi sul piano del risparmio energetico.

Lampadine a basso consumo: abbiamo abbastanza gallio per i LED?

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La produzione mondiale di gallio, dall’articolo di Ugo Bardi e Marco Pagani “peak minerals“. In tutto il mondo si producono oggi soltanto 70 tonnellate di gallio all’anno. Bastano per sostituire le lampadine a incandescenza tradizionali con lampade a LED? In principio, si. Ma la faccenda è tutt’altro che ovvia.

Anni fa, andai a Tokyo a visitare alcuni degli inventori delle moderne lampadine a LED. Erano tempi in cui la tecnologia dei “light emitting diode” era ancora ai primi passi. Tanto e vero che anche noi, all’università di Firenze, avevamo sviluppato qualcosa di nuovo nel campo.  L’idea di base dei LED non è tanto diversa da cose come le celle solari ma, per ragioni un po’ complicate da spiegare, il silicio che funziona bene nelle celle non va bene per i LED. Così ci eravamo messi a studiare il silicio “nanoporoso” che doveva emettere luce meglio del silicio normale. L’idea si era rivelata abbastanza buona nel senso che questi diodi al silicio effettivamente emettevano un po’ di luce rossiccia.

Tuttavia, era chiaro che la nostra idea non era cosi’ buona come quella dei giapponesi. Il confronto portò a una scena che somigliava un po’ a qualcosa che forse avete visto nel film “Crocodile Dundee” (Questo non è un coltello, QUESTO è un coltello!). Uno dei miei interlocutori tirò fuori uno dei loro LED e procedette ad abbagliarmi con un fascio di luce blu intensissima, dicendo qualcosa più o meno tipo, “Questo non è un LED, QUESTO è un LED!“.

Nella vita, ogni tanto devi ammettere la tua sconfitta e da allora lasciammo perdere i LED al silicio – anche se nanoporoso. Invece, i LED sviluppati in Giappone all’arseniuro di gallio (GaN) hanno fatto il loro cammino e oggi sono la base delle lampade a LED commerciali. Queste lampade non sono molto diffuse perché sono ancora costose e, inoltre, la generazione dei LED oggi in commercio è meno efficiente delle lampadine fluorescenti. Ma dai dati di laboratorio sembrerebbe possibile arrivare a LED con efficienze uguali o anche superiori a quelle di qualsiasi cosa disponibile al momento.

Sembrerebbe quindi che i LED siano una tecnologia ideale per superare sia le limitazioni delle lampadine tradizionali come di quelle a fluorescenza. Le prime sono troppo inefficienti in termini energetici, le seconde danno dei problemi a causa del mercurio che contengono. Di questi problemi ho discusso in dettaglio in alcuni post precedenti (“lampadine a basso consumo, sono una buona idea?” “il paradosso di jevons“, “le lampade fluorescenti sono sicure?“).

Ma c’è un piccolo problema. Il gallio è un metallo raro; in effetti uno degli elementi più rari nella crosta terrestre. Ne abbiamo abbastanza per fare lampadine LED in quantità sufficiente?

Stabilire questo punto si è rivelato piuttosto difficile. Se andate a cercare su internet quanto gallio c’è in un LED non trovate nessuna risposta; altro che vaghi riferimenti a “piccole quantità”. Dopo laboriose ricerche sono riuscito a trovare qualche dato che mi porta a concludere che un singolo LED potrebbe contenere 0.1 mg di gallio (vedi appendice). Tipicamente, però, per fare una lampada che sostituisca una normale lampada di quelle che si avvitano nel portalampade, ci vogliono una decina di LED, e forse di più. Quindi una lampada contiene almeno 1 mg di gallio. Questo è un ordine di grandezza, ma probabilmente non è troppo lontano dalla realtà, anche tenendo presente che un telefonino sembra contenere circa 0.3 mg di gallio (vedi appendice). In realtà, in entrambe i casi, bisogna vedere non quanto gallio è contenuto dentro il manufatto, ma quanto gallio bisogna utilizzare nella produzione che, sicuramente, non è efficiente al 100%. Ma su questo non ho trovato nessun dato.

Teniamo comunque per buono il milligrammo di gallio per lampada. Consideriamo poi che nel mondo ci sono decine di miliardi di lampadine a incandescenza. Per sostituirle tutte, ci vorrebbero alcune decine di tonnellate di gallio. Ce le abbiamo? In principio, sembrerebbe di si. Non ci sono dati attendibili sulle riserve minerarie di gallio, anche perché non esistono miniere di gallio; il gallio è un sottoprodotto della lavorazione dell’alluminio. Comunque, secondo i calcoli che ho fatto insieme a Marco Pagani,  nel futuro potremo produrre forse altre 1000 tonnellate di gallio, seguendo la parte decrescente della relativa curva di Hubbert. Fra le altre cose, il caso del gallio conferma la robustezza del modello di Hubbert. Dieci anni fa, la gente estrapolava linearmente o esponenzialmente le tendenze produttive e prevedeva che, oggi, avremmo dovuto produrre 2-3 volte la quantità di gallio che stiamo effettivamente producendo. Comunque si vogliano vedere le cose, in ogni caso, sembrerebbero che abbiamo risorse di gallio sufficienti per un gran numero di lampadine LED.

La faccenda, tuttavia, è assai più complicata di così. Al momento, la produzione di gallio viene interamente assorbita dalla produzione di elettronica di vari tipi che utilizza circuiti all’arseniuro di gallio: telefonini in gran parte (di cui ce ne sono circa tre miliardi su tutto il pianeta) ma molti altri usi, fra i quali quelli militari. Allora, stiamo parlando di espandere la produzione di lampadine LED a livelli di centinaia di miliardi di pezzi all’anno e questo in presenza di una produzione di gallio che comincia a declinare. In pratica, questo vuol dire che non avremo abbastanza gallio per tutto quello che ci serve. Se poi dovessimo cominciare a usare l’arseniuro di gallio su grande scala per le celle solari, allora ci sarebbero senz’altro dei grossi problemi di approvvigionamento.

Teniamo anche conto che i LED sono di lunga durata, ma non sono eterni. Possiamo riciclare il gallio? In linea di principio, si. Però non ho trovato la descrizione di nessun processo di riciclo del gallio a partire da rifiuti elettronici. Il problema è che le quantità in gioco sono molto piccole ed è difficile recuperarle con una buona efficienza. Il gallio non è come il mercurio delle lampade fluorescenti, che evapora facilmente e si recupera anche partendo da quantità infinitesimali.

Infine, la produzione dei LED richiede comunque macchinari complessi e specializzati che, a loro volta, fanno grande uso di risorse e di energia. Non ho trovato un’analisi di ciclo di vita di questi processi, per cui al momento non sappiamo dire se l’alto costo dei LED sia dovuto a qualche fattore intrinseco correlato alla manifattura oppure semplicemente alla novità della cosa. In pratica, non è probabile che il costo dei LED si abbassi rapidamente al livello di quello delle lampadine a incandescenza o a fluorescenza.

Tutto questo non è per dire che la tecnologia LED non è una buona tecnologia. Per niente – è una tecnologia estremamente interessante e promettente. Tanto per dirne una, il proiettore di diapositive che ho comprato recentemente per fare presentazioni ha una lampadina LED. Costa un po’ di più di un proiettore normale, ma rischi molto meno che la lampadina ti si fulmini mentre stai parlando. Per questo tipo di usi, i LED al gallio sono eccellenti. Vedo un po’ male, però, i LED a sostituire le comuni lampadine delle scale e del salotto in tutto il mondo. Come sempre, c’è una questione di fondo di cui ci dimentichiamo sempre: la tecnologia, per quanto bella e avanzata, non può compensare da sola per l’esaurimento delle risorse.

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Appendice: un piccolo calcolo dell quantità di gallio nei LED.

Questo link da 10 micron di spessore per lo strato di GaN in un LED; prendiamolo per buono. La densità del GaN è 6.15 g/cm3. Il gallio pesa 5 volte più dell’azoto, quindi possiamo approssimare a 6 g/cm3 la densità del gallio nel GaN. Supponiamo ora che un LED abbia un area di 2 mm2 (2×10-6 m2), per uno spessore di 1×10-5  m ne consegue che il volume dello strato è 2×10-11 m3, ovvero 2×10^-5 cm3. Questo corrisponde a 1.2×10-4 g, or 1.2×10-1 mg, di gallio. Possiamo approssimare questo valore a 0.1 mg. Ovvero, molto approssimativamente c’è un decimo di milligrammo di gallio in ogni LED.

Il dato sugli 0.3 mg di gallio per telefonino è calcolato da http://www3.interscience.wiley.com/journal/120130699/abstract


Il camino di Geppetto: la bufala del “biocaminetto”

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Geppetto, povero com’era, era costretto a riscaldarsi con un fuoco dipinto sul muro di casa. Sembrerebbe che stiamo arrivando a qualcosa del genere con l’idea del caminetto a bioetanolo.

In una delle prime scene di “Pinocchio” si racconta di come Geppetto avesse dipinto un fuoco acceso sul muro di casa sua e di come questo caminetto finto bruciasse furiosamente legno finto senza purtroppo essere in grado di scaldare niente. Questa cosa di Geppetto mi viene sempre in mente quando mi capita di essere in Inghilterra dove ogni luogo pubblico tipo hall degli alberghi è impestato da caminetti finti. Non sono caminetti dipinti sul muro, ma imitazioni di caminetto dove dei sassi di colore nero siedono su dei bruciatori di gas naturale, dando l’impressione di essere veri caminetti. Non servono per scaldare niente, dato che sono accoppiati a normali sistemi di riscaldamento centrale. L’effetto è paurosamente pacchiano ma, se non altro, da un’idea del fascino che troviamo per il fuoco e per tutto quello che brucia.

In Italia, per il momento, non ho visto accrocchi del genere, ma mi sono arrivati in questi giorni svariati messaggi al riguardo al cosiddetto “biocaminetto” o “caminetto a bioetanolo”. Sembra che questo arnese stia diventando di moda, come potete rendervi conto da voi cercando sul web “biocaminetto” oppure “caminetto a bioetanolo”. Il biocaminetto viene pubblicizzato come una sorgente di calore pulita; non emette nanoparticelle, non richiede canna fumaria e lo potete mettere in salotto senza problemi, non emette CO2 dato che l’etanolo che lo alimenta è di origine naturale. Insomma, è “ecologico” (parola magica).

Ora, se uno vuol vedere questo arnese per quello che è, ovvero una cosa puramente decorativa, va anche bene. Diciamo che costa molto di più del fuoco dipinto di Geppetto ma somiglia anche molto di più a un caminetto vero. Quindi, se uno in salotto vuole avere l’impressione di avere un camino acceso, perché no? Sicuramente, crea un’atmosfera romantica e se invitate a cena una bella signora (o signore) può darsi che il caminetto a bioetanolo vi dia una mano per l’impresa di sedurla/o.

Il problema è che c’è chi ha preso il caminetto a bioetanolo come una sorgente di calore. Ei vari siti e recensioni sull’argomento alimentano l’idea che questi caminetti servano veramente per scaldare la casa. Qui proprio non ci siamo. Trasformare il mais in bioetanolo per poi bruciarlo in un caminetto (anche se romantico) è proprio una fesseria. Immaginatevi quanta energia vi ci vuole per coltivare il mais. Poi ci vuole energia per distillare alcol dal mais, poi per trasportarlo e non trascurate il fatto che a monte ci vogliono fertilizzanti, pesticidi e macchine agricole per coltivare il mais (tutta roba che viene dal petrolio). Insomma il costo energetico del bioetanolo è talmente alto che è proprio insensato bruciarlo nel caminetto. Se volete usare un termine tecnico, il bioetanolo ha un basso valore dellEROEI, ovvero della resa energetica.

Che la cosa sia del tutto insensata la vedete anche senza troppo grattarvi la testa sulla resa energetica. Uno di questi siti vi dice quanto costa il bioetanolo per il caminetto è il risultato è che 20 litri di bioetanolo vi costano 65 Euro, ovvero 3.25 Euro al litro (!!!!), (non vi do il link del sito perché sennò mi querelano, ma vi giuro che dicono così – mi sono fatto una copia della pagina per i posteri). Non vi dico che conviene di più buttarci dentro della buona grappa (è bioetanolo anche quello), ma ci siamo vicini.

Considerate che un chilo di legna costa circa 10 centesimi. La legna ha un potere calorifico che è circa la metà di quello del bioetanolo ma, a parità di potere calorifico, il bioetanolo costa oltre dieci volte di più. Capite allora perché nei caminetti veri ci si mette la legna e non il whisky di annata.

Inoltre, ho qualche dubbio che installare questi arnesi in casa sia una buona idea. E’ vero che – probabilmente –  non emettono sostanze velenose o inquinanti. Ma c’è lo stesso un problema di ventilazione se vengono installati in ambienti dove non è prevista l’installazione di fuochi o comunque di sorgenti di CO2. In cucina, in teoria, ci dovrebbe essere un sistema di ventilazione (e anche li’, spesso non c’è). Nel salotto, poi, la ventilazione per questo scopo non è nemmeno prevista e, spesso, le finestre sono sigillate per ridurre gli spifferi e la dispersione di calore. In queste condizioni, uno di questi caminetti privi di canna fumaria potrebbe fare dei danni alla salute. Tenuto acceso in continuo da qualcuno che si può permettere il bioetanolo a questi prezzi potrebbe portare a un’aumento della concentrazione di CO2 sufficiente per farvi venire una bella emicrania e forse anche qualcosa di peggio. (vedi il mio post precedente dal titolo “Questa casa non è un sarcofago!”)

Insomma, se volete una caminetto in salotto ma non potete installare una canna fumaria, meglio che la fiamma la fate dipingere sulla parete – come faceva Geppetto.

Piccole regole inutili per risparmiare

Di Ugo Bardi

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La copertina della campagna “Piccole Regole per Risparmiare” di una nota catena di distribuzione italiana.

Va molto di moda spiegare alla gente come gestirsi la crisi; piccole ricette e regole che consistono in cose tipo comprate elettrodomestici più efficienti, spegnete gli elettrodomestici quando non il usate; cose del genere. Sembrerebbe strano che la gente abbia bisogno di sentirsi dire cose del genere, ma tutto sommato dirle non fa danno. Posto che uno dica cose giuste e che siano utili a qualcosa di pratico.

Non sempre è così . Vi faccio vedere in testa al post la copertina di una brochure distribuita da una catena di grande distribuzione in Italia – è una cosa fatta in grande senza troppo badare a spese. All’interno, la prima cosa che ci trovate è una bella descrizione dell “amica salva-energia” che è la lampada a basso consumo. Di questo argomento ne ho già parlato in un paio di post; concludendo che le lampade a basso consumo sono cose per niente entusiasmanti. Lo sono ancora meno se uno le presenta come sono presentate in questa brochure.

Allora, leggiamo nella brochire che “una famiglia di 4 persone consuma circa 400 chilowattora l’anno per illuminare la casa spendendo circa 60 euro” Il che, tutto sommato, è accettabile.

Leggiamo poi che le lampade a basso consumo “consumano l’80% in meno di energia” (corretto) e che “in dieci anni di vita con una sola lampada il risparmio può arrivare fino a 138 euro“. (grassetto mio). E qui, non ci siamo proprio.

Già dire “138 euro in 10 anni” è una fesseria; cosa vuol dire “fino a”? In che condizioni? Con quali presupposti? Più che altro, risparmiare 138 Euro con una sola lampada vuol dire che quella lampada, da sola, consumava per 180 Euro in 10 anni, ovvero circa il 30% di tutti i consumi di casa, che si era detto erano di 600 Euro. Ma che conto del piffero hanno fatto? Hanno in mente una casa con tre lampade in tutto? Sicuro: una in salotto, una in cucina e una in bagno. In camera da letto, dopotutto, non ce n’è bisogno quando uno dorme. O hanno considerato una casa dove c’è una piantana da 300 watt in salotto tenuta accesa tutto il tempo? Forse, ma, come minimo, dovrebbero spiegarti che sostituendo una lampadina a caso non risparmi 138 euro in 10 anni. Col cavolo! Non potevano far riguardare questo conto a qualcuno che avesse almeno un diploma di quinta elementare prima di stamparlo in centomila di copie?

Dopo un inizio così, ci si può domandare che cosa ti aspetta dopo. E’ in effetti, il resto della brochure non è che sia molto migliore. E’, più che altro, una fiera delle banalità, con però alcune perle decisamente umoristiche.  Per esempio: “Scegliete caldaie con produzione di acqua calda” (e che altro, sennò?) oppure  “Usa lo sciacquone solo quando è veramente necessario” (è utile sapere che in caso di stitichezza non importa).

Viene da domandarsi che effetto abbia questo foglino quando va in mano a gente che sta cercando disperatamente di arrivare al 27 del mese; come sta succedendo a tanti ultimamente. Quelli che sono in queste condizioni non hanno certamente bisogno di esortazioni a risparmiare. Se ne accorgono benissimo da soli che devono risparmiare per forza. A sentirsi presi in giro in questo modo, cosa penseranno? Insomma, carta, inchiostro e energia sprecata, anche con possibili effetti controproducenti sulla generale propensione al risparmio.Se si vuol veramente convincere la gente che bisogna fare qualcosa di serio per risolvere la crisi energetica, bisogna fare molto, molto meglio di così.

La brochure intera la trovate a questo link

Lampadine a basso consumo: il paradosso di Jevons

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In un mio post precedente, avevo espresso qualche dubbio sulla bontà del provvedimento che vieta la vendita in Europa delle tradizionali lampadine a filamento di tungsteno. L’argomento ha dato origine a svariate reazioni, alcune favorevoli, altre meno. Mi sembra il caso di approfondire e in questo secondo post aggiungo qualche considerazione sulla questione del paradosso di Jevons.

Le mie considerazioni piuttosto critiche sulle lampadine a basso consumo mi sono valse parecchi commenti favorevoli ma anche qualche messaggio piuttosto fuori dalle righe.  Qualcuno che – evidentemente – non ha neanche letto il mio articolo mi ha accusato di aver detto che le lampadine a basso consumo sono meno efficienti di quelle tradizionali. Altri si sono risentiti per il fatto che ho detto che la maggior parte delle nuove lampadine finirà in discarica piuttosto che smaltita correttamente fra i rifiuti elettronici. Insomma, sono andato a toccare qualche nervo scoperto quando ho espresso dubbi su una delle vacche sacre dell’ambientalismo; quella dell’efficienza e del  risparmio energetico.

Su questa cosa è forse il caso di ripetere il punto fondamentale che avevo fatto nel mio post precedente. Non mettevo (e non metto) in dubbio il fatto che le lampadine a basso consumo siano più efficenti di quelle tradizionali a filamento di tungsteno. Quantificando questo risparmio, però, si nota che è piuttosto modesto: al massimo dell’ordine dell’1%-2% dei consumi elettrici totali. Ma, sulla base del principio (o paradosso)  di Jevons, potrebbe darsi benissimo che il risparmio sia zero, o perlomeno molto minore, venendo vanificato dalla tendenza della gente a tenere le lampade accese più a lungo.

Questa faccenda del principio di Jevons è una sorpresa per molta gente. Me ne sono accorto l’altro giorno quando l’ho menzionato a un convegno e le facce della gente seduta in platea hanno fatto un’espressione che penso sarebbe stata appropriata se – invece che di Jevons – mi fossi messo a parlare dell’imminente sbarco degli alieni a Central Park, a New York. Eppure, il paradosso di Jevons non è affatto un paradosso. E’ un fatto normalissimo nella vita di tutti i giorni; addirittura una conseguenza necessaria di come funziona l’economia e il cervello umano.

William Stanley Jevons (1835-1882) è stato un grande economista – a mio parere uno dei più profondi pensatori del suo tempo. L’800 è stato un periodo molto fecondo per la scienza moderna e tante cose che sono state scoperte e sviluppate allora, noi dobbiamo ancora veramente assimilarle. Una è stata la teoria dell’evoluzione per selezione naturale di Darwin, che è stato il primo tentativo di studiare un sistema complesso – quello biologico in questo caso. Jevons forse non lo si può mettere alla pari con Darwin come profondità di pensiero, ma certamente ha avuto delle intuizioni brillanti che oggi chiameremmo “sistemiche”. In particolare, il suo lavoro del 1865 “The Coal Question” si legge ancora oggi con interesse. E’ stato il primo lavoro scientifico a porsi il problema dell’esaurimento. Problema che Jevons si è posto correttamente arrivando a prevedere il “picco del carbone” in Inghilterra, sia pure non per una data precisa (si è verificato negli anni 1920).

E’ stato nel lavoro “The Coal Question” che Jevons si è posto il problema dell’effcienza e del risparmio, arrivando a esprimere il suo famoso “paradosso” con le parole:

It is a confusion of ideas to suppose that the economical use of fuel is equivalent to diminished consumption. The very contrary is the truth.” (E’ una confusione di idee quella di supporre che l’uso economico di un combustibile è equivalente a ridurne i consumi. E’ vero proprio l’opposto).

Il principio di Jevons è ben ingranato sia con la scienza economica sia con la dinamica dei sistemi. Negli anni, è stato espresso in nuove e più raffinate forme che vanno sotto il nome di “Rebound Effect” o anche del “postulato di Khazzoom-Brookes”. A parte i nomi un po’ astrusi, non ci vuole gran fatica per capire su cosa si basano questi concetti: è abbastanza ovvio che se uso una risorsa in modo più efficiente, ne potrò usare di più; cosa che normalmente verrà fatta. I risparmi fatti nell’uso di una certa risorsa possono essere anche trasferiti su un uso più intenso di un altra.

Nel caso delle lampadine, il principio di Jevons  si applica in due modi. In primo luogo, è probabile che le lampadine a basso consumo vengano utilizzate più a lungo di quelle tradizionali, semplicemente perché si sa che costano di meno. In secondo luogo, anche ammettendo che il risparmio ci sia effettivamente, le risorse risparmiate verranno usate in altri modi. Per esempio, se una famiglia risparmia qualche decina di Euro ogni anno con le lampadine a basso consumo, basta che questo risparmio lo utilizzi per andare in macchina a farsi qualche pizza al ristorante per vanificare tutte le riduzioni di emissioni di CO2 dovute alle lampadine.

Allora, nonostante che queste cose siano ben note e le si insegnino ai corsi di economia, nella pratica la gente continua a contare le tonnellate di CO2 risparmiate con le lampadine a basso consumo (e cose del genere) esattamente come se questi principi non esistessero. Nella pratica, però, non sarà mai possibile provare che una certa tecnologia porta a una riduzione dei consumi e delle emissioni: fino ad oggi abbiamo visto entrambe le cose aumentare costantemente nonostante tutti gli sforzi di introdurre tecnologie più efficienti. Oggi li vediamo diminuire, ma per effetti completamente diversi, dovuti alla crisi economica, a sua volta causata dall’esaurimento delle risorse. Ma, nella pratica, non siamo in grado “disaccoppiare” l’effetto dell’introduzione di nuove tecnologie dal totale della produzione.

Se vogliamo che la gente consumi di meno, lo si può ottenere per esortazione (suggerendo buone pratiche o favorendole economicamente) o per costrizione (proibendo o tassando le cattive pratiche). Se vogliamo che questo avvenga per l’illuminazione, lo si potrebbe ottenere, per esempio, mettendo dei limiti all’illuminazione pubblica in modo  da evitare le “luminarie” che vediamo oggi un po’ dappertutto. Oppure, lo si potrebbe ottenere mediante una crescita della consapevolezza che porti la gente a capire che di certi sprechi non c’è bisogno.

Ma la semplice intruduzione di nuove tecnologie non mette limiti alla tendenza umana a sprecare le risorse. Alla fine dei conti, si sa che la gente consuma tutto quello che può permettersi di consumare: è stato così dalla notte dei tempi e non ci sono lampadine che possano cambiare il funzionamento della mente umana. A meno che uno non abbia la testa di  “Lampadina”, il personaggio di Walt Disney.

Lampadine a basso consumo: sono una buona idea?

Di Ugo Bardi

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Una delle prime lampade a filamento incandescente di Edison. Questa è del 1878. Dopo quasi un secolo e mezzo di onorato servizio, nel 2009 queste lampade sono state messe fuori legge dalla commissione europea in quanto giudicate troppo energivore. Questa potrebbe essere stata una decisione un po’ affrettata.

Nel suo romanzo “Le ceneri di Angela”  Frank McCourt ci racconta di quando era bambino in Irlanda, negli anni 1930 e 1940. Uno dei suoi ricordi è di quando viveva in casa da suo zio, il quale si portava con se al lavoro, ogni mattina, i fusibili dell’impianto elettrico di casa. Era per risparmiare sulla bolletta evitando che suo nipote accendesse la luce per leggere nella nebbiosa Limerick.

Lo zio di Frank McCourt non era di certo un ecologista. Era semplicemente uno che cercava di risparmiare in un’epoca in cui il costo dell’elettricita era ben superiore a quello attuale, in termini relativi. Le cose sono ben diverse, oggi, e credo che tutti possiamo raccontare di familiari e conoscenti che lasciano accesa la luce tutta la notte; “tanto costa poco”.

In effetti, per quanto cozzi contro la coscienza ecologica di molti di noi, è vero che l’illuminazione è una voce molto piccola sui consumi domestici. In un post di Gianluca Ruggeri su ASPO-Italia troviamo che, in media, l’illuminazione rappresenta circa il 12% dei consumi elettrici domestici. A loro volta, i consumi elettrici rappresentano circa il 16% dei consumi energetici domestici, quindi l’illuminazione rappresenta meno del 2% del totale in termini di quantità di energia usata in casa. In termini monetari è un po’ di più dato che l’energia elettrica costa più cara di altre forme, ma è comunque una frazione molto piccola.  Un modo alternativo di quantificare le cose è di considerare che i consumi elettrici domestici, secondo federconsumi, sono circa il 23% del totale dei consumi elettrici in Italia. Ovvero, l’illuminazione domestica rappresenta meno del 3% dei consumi elettrici totali.

Nonostante questa piccola incidenza sui consumi, sembra che la commissione Europea abbia considerato molto importante risparmiare in quest’area ed è andata a promulgare un decreto decisamente pesante in merito: dal 1 Settembre 2009 in tutta l’Unione Europea è vietata la vendita delle tradizionali lampadine a filamento di tungsteno. Si possono commerciare soltanto le lampadine a basso consumo, principalmente di tre tipi: fluorescenti, alogene o a LED. Nella pratica, quasi tutte le nuove lampadine sono fluorescenti compatte, con un risparmio sui vecchi tipi a filamento di circa il 70%-80%. Considerato questo fattore e assumendo che il “parco lampade” esistente sia tutto a incandescenza, il risparmio totale del provvedimento è di circa il 2% dei consumi elettrici totali e poco più dell’1% dei consumi energetici domestici.

Non è che sia una cosa entusiasmante e, in effetti, leggiamo sul “Sole 24 ore” che il risparmio sulla bolletta domestica per una famiglia dovrebbe “aggirarsi intorno ai 20 euro” all’anno con le lampade a basso consumo. Non è una cosa che risolva il problema di far quadrare il bilancio familiare e, decisamente, non sono più i tempi dello zio di Frank McCourt che per risparmiare sulla bolletta si portava via i fusibili di casa. Inoltre, queste stime potrebbero essere molto ottimistiche dato che non tengono conto dei fattori legati al cosiddetto “paradosso di Jevons”. In pratica, se l’illuminazione costa meno va a finire che si tengono le lampadine accese per più tempo e non si risparmia niente o quasi.

Valeva la pena, allora, intervenire così pesantemente sul mercato per ottenere dei vantaggi così limitati (e forse inesistenti)? Si potrebbe rispondere con il vecchio detto Toscana, “meglio che nulla, marito vecchio”. Tuttavia, come spesso succede, il diavolo sta nei dettagli. Risparmiare va bene, ma quali sono gli effetti collaterali?

C’è prima di tutto un problema di inquinamento: le lampade a basso consumo, come abbiamo detto, sono quasi tutte a fluorescenza e le lampade a fluorescenza contengono mercurio. Di quanto mercurio stiamo parlando? Beh, si stimano circa 4 mg di mercurio per lampada. Allora, se in Europa ci sono – diciamo – 5 lampade a persona per 350 milioni di europei, questo vuol dire circa un miliardo e mezzo di lampade. Ammesso che durino 10 anni l’una, si parla di sostituirne 150 milioni l’anno, ma il realtà i dati disponibili parlano di 200 milioni e oltre all’anno. Fatti i dovuti conti, in totale, si crea un giro di quasi una tonnellata di mercurio all’anno soltanto in Europa.

Secondo il “consorzio ecolamp”  il mercurio si può recuperare quasi al 100% nello smaltimento di queste lampade (vedi anche questo articolo dell’Environment Protecion Agency).  Siccome  il mercurio costa caro, conviene recuperarlo. Però, ogni lampadina ne contiene talmente poco che il suo valore economico è praticamente zero. Quindi, con tutta la buona volontà, non tutte le lampade fluorescenti verranno smaltite correttamente. E’ difficile dire quante di queste lampade finiranno nei cassonetti dei rifiuti, ma sicuramente parecchie. Questo è specialmente vero per quelle lampade che andranno a finire nei paesi del terzo mondo dove mancano le risorse per mettere insieme sistemi di smaltimento moderni.  Sia da noi che nei paesi poveri, le lampade non smaltite correttamente andranno a finire in discarica, oppure in un inceneritore. Ammesso che dall’inceneritore il mercurio non finisca nell’atmosfera, finirà comunque in discarica come ceneri da incenerimento. Inoltre, un certo numero di lampade finirà rotto durante l’uso, disperdendo il mercurio nell’ambiente domestico. Non è chiaro quali effetti questo potrà avere sulla salute umana, ma sicuramente il mercurio è un veleno molto potente. Ne bastano nanogrammi per millilitro nel sangue per avere effetti dannosi e il contenuto di mercurio in una singola lampada è più che sufficiente per arrivare a queste concentrazioni in un essere umano.

Una lampada rotta in un ambiente poco ventilato potrebbe fare seri danni, ma – fortunatamente – dovrebbe essere un evento raro. In ogni caso, è probabile che con le lampade fluorescente sparpaglieremo qualcosa come mezza tonnellata di mercurio all’anno nell’ambiente, nella sola Europa. In termini relativi, è una quantità limitata.  Tanto per dare un’idea, la produzione mondiale attuale di mercurio è di circa 1000 tonnellate l’anno e le emissioni di mercurio da parte di processi di combustione – principalmente le centrali a carbone – sono molto superiori. Si calcola che una lampada a fluorescenza contiene meno mercurio di quello che emetterebbe una centrale a carbone per alimentare una lampada a filamento di pari potenza. In realtà, tuttavia, questi calcoli sono fatti per paesi dove ci sono molte centrali a carbone e non valgono per l’Italia; dove ce ne sono poche. Da noi si usa principalmente il gas naturale, che non contiene mercurio. Lo stesso vcale se usiamo energia rinnovabile. Insomma, queste tonnellate di mercurio sparse nell’ambiente non faranno (forse) gravi danni, ma il concetto di spargerle va contro il principio di base che dice “primo non nuocere”.

C’è poi un altro problema. In questi ultimi tempi, ci stiamo focalizzando al 100% sull’energia senza considerare l’altro gravissimo problema che ci sta di fronte: quello del graduale esaurimento delle materie prime (vedi per esempio il mio articolo su “The Oil Drum”). Allora, abbiamo abbastanza mercurio per tutte queste lampade?

In un articolo scritto insieme a Marco Pagani abbiamo notato come la produzione mondiale di mercurio abbia piccato ormai da decenni. Siamo scesi oggi a una produzione, come dicevo , di circa 1000 tonnellate all’anno. Ora, se tutto il mondo usasse lampade a fluorescenza, avremmo bisogno di solo qualche decina di tonnellate all’anno di mercurio, ma la produzione tende a scendere e a lungo andare ci troveremo in difficoltà. In secondo luogo, stiamo sparpagliando nell’ambiente risorse minerali in formne che non saranno mai più recuperabili. Probabilmente, di mercurio per le lampade ne avremo ancora per parecchi decenni ma, comunque vada, lasceremo senza mercurio i nostri discendenti, qualunque uso ne vogliano fare.

In confronto, una lampadina a incandescenza tradizionale è tutta un’altra cosa: rame, vetro e il filamento di tungsteno. Tutto materiale facilmente riciclabile quasi al 100%. Anche se è finito in discarica si può recuperare lo stesso senza pericolo per chi lo fa (non dall’inceneritore, però). In effetti, esiste già oggi una fiorente industria che recupera il tungsteno dalle lampadine scartate.  Se smettiamo di incenerire, possiamo continuare per secoli a fare lampadine a incandescenza senza privare i nostri discendenti di nessuna risorsa, anzi facendogli trovare tungsteno in forma metallica e facilmente utilizzabile.

In sostanza, la lampada fluorescente nasce da ottime  intenzioni e – a breve termine – porta dei vantaggi innegabili, anche se modesti. Nella pratica, tuttavia, è una di quelle soluzioni che a lungo andare portano problemi difficili da risolvere. Prima di forzare i cittadini europei a usare queste lampade, si sarebbe potuto e dovuto investigare un po’ di più sulle conseguenze a lungo termine di questa scelta.

Ovviamente, non ci sono solo le lampade a fluorescenza fra quelle a basso consumo. Ce ne sono almeno altri due altri tipi: quelle dette “alogene” e quelle dette “a LED” dove “LED” sta per “light emitting diode”. I LED sono ancora per certi versi sperimentali, ma si stanno sviluppando rapidamente. Hanno il vantaggio rispetto alle fluorescenti di non contenere materiali velenosi. Il problema è che quasi tutte fanno uso di metalli molto rari e in via di esaurimento: quasi sempre gallio, spesso indio. Mancano dati sulle quantità di gallio usate, che sono comunque molto piccole. In ogni caso, il recupero del gallio e dell’indio dalle lampade, al momento, non sembra possibile. Anche qui, dunque, stiamo utilizzando risorse non rinnovabili in modo insostenibile.

Rimangono le lampade alogene; discendenti dirette delle vecchie lampade a filamento. Contengono un alogeno (iodio) che permette di tenere il filamento a temperature più alte, migliorando l’efficienza delle emissioni. Lo iodio è, in principio, un elemento abbastanza abbondante anche se viene estratto da riserve limitate. Anche qui è difficile dire esattamente quanto sia sostenibile il suo uso nelle lampade. Probabilmente il problema è meno grave che negli altri due casi di lampade a basso consumo, ma esiste comunque.

Ma, allora, esiste un’illuminazione veramente sostenibile e a basso consumo? Ci sono tantissimi modi di eccitare materiali a emettere luce, ma pochi che siano a basso costo, pratici, e che si possano avvitare su un portalampade. Se potessimo trovare il modo di fare dei LED basati sul silicio, avremmo una sorgente basata su un materiale abbondante. Putroppo, la cosa è molto difficile per via di certi problemi intrinseci con la struttura elettronica del silicio che rendono il LED al silicio poco efficiente. Ci sono anche lampade fluorescenti senza mercurio ma, alla fine dei conti, non sono più efficienti delle lampade tradizionali a filamento.

Alla fine dei conti, se in futuro avremo energia rinnovabile abbondante e a basso costo ci potrebbe convenire tornare alle vecchie lampadine a incandescenza. Saranno poco efficienti ma non inquinano e si riciclano. Se usate con parsimonia, non ci sarà bisogno di mettersi i fusibili di casa in tasca tutte le mattine, come faceva lo zio di Frank McCourt.

E se non avremo l’energia rinnovabile? Beh, ci dovremo contentare di olio di balena o grasso di foca.